Зірки народжуються довше

Зірки народжуються довше

Дмитро Вібе,
астрохімік, докт. фіз.-мат. наук, зав. відділом фізики і еволюції зірок Інституту астрономії РАН
"Троїцький варіант" №15 (234) 1 серпня 2017 року

Дмитро Вібе

На ранніх етапах пізнання міжзоряного молекулярного речовини молекулярні хмари вважалися довгоживучими об'єктами з характерним часом життя порядку десятків мільйонів років. Оскільки маси хмар істотно перевищують масу Джинса (критичну масу для настання гравітаційної нестійкості), вони повинні були б швидко коллапсировать, так би мовити, під власною вагою. Тому припущення про тривале існування молекулярних хмар вимагало допущення про наявність якогось додаткового чинника, що перешкоджає колапсу.

В рамках так званої стандартної моделі зореутворення молекулярні хмари утримуються від колапсу магнітним полем, і тому зореутворення в них відбувається повільно, в міру того як втрачається підтримка магнітного поля. Однак з часом стали накопичуватися дані про те, що молекулярні хмари живуть значно менше – лише кілька мільйонів років.Одним з таких свідчень стала так звана проблема зірок post T Tau ( "після Т Тельця").

За сучасними уявленнями, зірка типу Т Tau є дуже молоду зірку сонячного типу, ні всередині, ні навколо якої процеси ще не вляглося, і тому вона володіє помітною нерегулярної переменностью. Віки зірок типу Т Tau становлять кілька мільйонів років і менше.

Якщо молекулярне хмара живе кілька десятків мільйонів років і в ньому весь цей час триває зореутворення, то ми повинні бачити в ньому як недавно народилися зірки типу T Tau, які все ще ведуть себе як п'ятикласники на перерві, так і більш спокійні зірки post T Tau віком більше десятка мільйонів років, які схожі на тінейджерів.

Але як раз з наявністю, точніше, з відсутністю таких "тінейджерів" – зірок post T Tau в звездообразующіх молекулярних хмарах – і пов'язана названа проблема. Оскільки віком "складеного" об'єкта (зокрема, області зореутворення) логічно вважати вік її найстарішого елемента, а ми в областях активного зореутворення (як нам здається) не бачимо зірок старше декількох мільйонів років, доводиться зробити висновок,що ні про які десятках мільйонів років життя молекулярних хмар мова не йде.

Цей висновок став однією з причин своєрідного занепаду стандартної моделі і сходження нової моделі – гравотурбулентной, Згідно з якою молекулярне хмара являє собою транзієнтної згусток в турбулентної міжзоряному середовищі, що проходить повний життєвий цикл – від формування згустку і народження в ньому зірок до дисипації – за кілька мільйонів років.

В основі наших уявлень про формування зірок, схожих на Сонце, в значній мірі лежить дослідження комплексу молекулярних хмар в Тельці-візника (для стислості "Візник" в назві часто пропускають): це найближчий до нас комплекс молекулярних хмар, і вивчати його максимально просто . І ось недавно з'явилася робота, присвячена дослідженню населення молодих зірок в цьому комплексі [1].

вище) І Гиади (нижче). Фото Alan Dyer з сайту amazingsky.net ( "ТРВ" №15 (234), 01.08.2017) "border = 0> Темні волокна – пиловий компонент комплексу молекулярних хмар в Тельці – візника. У правій частині знімка видно зоряні скупчення Плеяди (вище) І Гиади (нижче). Фото Alan Dyer з сайту amazingsky.net

Забавно, що в подібних дослідженнях близькість комплексу є не таким вже очевидним перевагою: він займає на небі площу приблизно 15 ° на 15 °,і для складання повної картини потрібні досить масштабні спостереження. При цьому зірки типу T Tau виділити досить просто: крім уже згаданої змінності вони володіють інфрачервоним надлишком випромінювання (це світиться пил, що оточує молоду зірку і нагріта її оптичним випромінюванням), ультрафіолетовим надлишком (це світиться речовина, падаюче на зірку) і іншими характерними ознаками.

Із зірками post T Tau все складніше. Вони зберігають високу активність в хромосфері і коронах, тому для їх ідентифікації використовують прояви такої активності – наявність в спектрі емісійних ліній або високу рентгенівську світність. Однак при цьому велика ймовірність переплутати їх з активними зірками інших видів, що не мають відношення до досліджуваної області зореутворення, або, навпаки, випустити з уваги "потрібні" зірки post T Tau, спостереження яких припали на проміжок їх відносного спокою.

Складність ідентифікації призводить до того, що в Тельці раніше було ідентифіковано всього близько 150 зірок, старіших, ніж класичні зірки типу T Tau. Автори статті називають їх бездисковими, оскільки одним з індикаторів віку є наявність або відсутність навколозоряних диска.Велика частина бездискових зірок в просторі розподілена так само, як і зірки з дисками, тобто переважно в місцях концентрації молекулярного газу.

Ці зірки народилися недавно, належачи, ймовірно, до того ж поколінню, що і формально більш молоді зірки з дисками (класичні зірки типу T Tau). Однак є й певна кількість бездискових зірок, які займають на небі більшу площу, ніж зірки з дисками. Чи є вони залишками старішого населення комплексу в Тельці або ж не мають до нього взагалі ніякого відношення, випадково проектуючи на ту саму ділянку неба?

Відповідь на питання про наявність у Тельці старішого населення важливий з кількох причин. По-перше, якщо воно є, ми, можливо, повинні переглянути оцінку віку комплексу в бік її збільшення. І – тадам! – проблеми зірок post T Tau немає. По-друге, якщо ми, досліджуючи зірки в комплексі, будемо вважати, що вони належать одному поколінню, а покоління там насправді не одне, ми отримаємо недостовірні статистичні висновки, наприклад, про частку зірок з дисками.

Для нас це важливо, т. К. Дана величина використовується зараз в якості міри часу життя протопланетного диска, а воно, у свою чергу, є одним з ключових критеріїв у побудові теорії формування планетних систем. Ну і т. Д., І т. П.З цього ми робимо висновки про початкову функції мас, кратності і ін.

Протопланетний диск в поданні художника (Gemini Observatory / AURA Artwork by Lynette Cook)

Адам Краус (Adam Kraus) і його колеги зробили наступне. Вони зібрали інформацію про всі зірках спектрального класу F0 і пізніше, які на небі потрапляють в область комплексу молекулярних хмар Тельця – Візничого і коли-небудь пропонувалися в якості членів цього комплексу. Всього ними було розглянуто 396 зірок.

Адам Краус, PhD (Калтех), постдок в Інституті астрономії в м Гонолулу (Гаваї, США), Хаббл-стипендіат. Фото з сайту www.ifa.hawaii.edu ( "ТРВ" №15 (234), 01.08.2017)

Для них автори проаналізували всі відомі параметри (властивості атмосфер, вміст літію, променеві швидкості, власні рухи), які вказували б: а) на їх молодість, б) на приналежність до комплексу Тельця – Візничого. У списку виявилося 160 підтверджених або ймовірних "чужинців", тобто зірок фону, і для 18 зірок інформації виявилося недостатньо, щоб їх якось ідентифікувати.

Решта 218 зірок, швидше за все, є частиною розглянутої області зореутворення, причому 87 з них в "канонічні" списки членів комплексу раніше не включалися.І значна частина "новачків" розподілена в просторі не так, як зірки з дисками. Більш конкретно, в областях найвищої зоряної щільності частка зірок з дисками досягає 60%, тоді як в областях між щільними концентраціями зірок вона знижується до 25%. Там, де в комплексі Тельця – Візничого зоряна щільність мінімальна, зірок з дисками немає взагалі.

сині кружки) І бездискових зірок (зелені кружки) В комплексі Тельця – Візничого. В якості фону використано розподіл пилу (відповідне розподілу молекулярного газу) [1] ( "ТРВ" №15 (234), 01.08.2017) ') "> сині кружки) І бездискових зірок (зелені кружки) В комплексі Тельця – Візничого. В якості фону використано розподіл пилу (відповідне розподілу молекулярного газу) [1] ( "ТРВ" №15 (234), 01.08.2017) "border = 0> Розподіл зірок з дисками (сині кружки) І бездискових зірок (зелені кружки) В комплексі Тельця – Візничого. В якості фону використано розподіл пилу (відповідне розподілу молекулярного газу) [1]

На підставі отриманих результатів автори зробили наступний висновок: в області Тельця – Візничого ми дійсно бачимо два населення зірок.Одне з них складають переважно зірки з дисками і частина бездискових зірок. Ці зірки утворилися порівняно недавно (кілька мільйонів років тому або менше) і до сих пір зібрані в кілька угруповань, які збігаються з областями високої концентрації молекулярного газу.

Друге населення складається з менш молодих бездискових зірок. Вони розподілені в області Тельця – Візничого більш рівно і не виявляють кореляції з сучасним розподілом молекулярного газу. Або вони встигли відлетіти від батьківських молекулярних згустків, або ці згустки встигли розсіятися.

Потрібно відзначити, що цей поділ на два населення кілька умовно: справжніх віку автори не визначали, приділивши основну увагу просторового розподілу. Непрямі дані вказують, що більшість зірок "старого" населення має віки близько 10 млн років, що в п'ять разів більше віку "канонічного" населення. Віки як мінімум кількох зірок перевищують 15 млн років.

Помаранчева зірка в правій частині знімка, оточена туманністю NGC 1555, – змінна зірка Т Тельця, що дала ім'я цілому класу молодих зірок.Як не дивно, сама Т Тельця є досить нетиповим представником цього класу. Фото: Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / University of Arizona з сайту www.caelumobservatory.com

В цілому, наявність другого населення означає, що зореутворення в області, просторово і кінематично (по швидкості руху) збігається з комплексом Тельця – Візничого, триває вже 10-20 млн років. Велика частина бездискових зірок, досліджених в статті Крауса і ін., Знаходиться на ближній стороні молекулярного хмари. Це може бути ефектом селекції: більш далекі зірки бездискового населення могли просто не потрапити в наявну вибірку і ще чекають свого виявлення.

Не виключено, що перший етап зореутворення в цій області охоплював істотно більший обсяг простору, ніж нинішній етап, і мільйонів 15 років тому комплекс зореутворення Телець – Візник міг змагатися за розмірами з комплексом зореутворення в Оріоні. Автори не виключають, що в реальності він може істотно виходити за традиційні межі пошуку його потенційних членів.

Чи варто робити з цього відкриття далекосяжні висновки? Можливо, що й ні. Близькість до нас комплексу в Тельці зовсім не означає, що він є еталоном.Більш того, є вказівки на те, що це не так, наприклад нетипове розподіл формуються зірок по масам і досить великі (у порівнянні з іншими областями зореутворення) відстані між ними. Так що може виявитися, що те, що відбувається в Тільце, залишається в Тельці. Зрештою, як казав відомий астрофізик Дональд Остерброк (Donald Osterbrock), будь-який добре вивчений об'єкт є пекулярними (т. Е. Незвичайним, особливим).


1. Kraus A. L., Herczeg G. J., Rizzuto A. C., Mann A. W., Slesnick C. L., Carpenter J. M., Hillenbrand L. A., Mamajek E. E. The Greater Taurus-Auriga Ecosystem I: There Is A Distributed Older Population. Astrophysical Journal, 838, 150 (2017).


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: